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Des mégapoutres d’une grande finesse

Olivier Baumann |  le 03/06/2011  |  NordInternational

Stade de Lille -

La toiture mobile du Grand stade de Lille en chantier sera soutenue par des poutres en acier aux dimensions records. Pour augmenter leur élancement, elles intègrent des câbles de précontrainte.

Même assis aux derniers rangs du futur Grand stade de Lille, les spectateurs pourront profiter pleinement de la manifestation : aucun obstacle ne viendra leur masquer le terrain. Cette exigence de confort visuel, qui peut paraître élémentaire, ne pouvait être satisfaite qu’à une seule condition : les mégapoutres en treillis d’acier de 1 800 tonnes qui soutiendront la toiture mobile du stade devaient être suffisamment fines pour que leur membrure inférieure soit positionnée à une hauteur supérieure à celle du dernier gradin, dégageant ainsi la vue. Les assemblages classiques ne permettant pas d’atteindre l’élancement idéal, le groupement de conception-construction piloté par Eiffage TP avec Eiffel a proposé une solution innovante. Les membrures inférieures de chacune des deux mégapoutres sont parcourues par cinq câbles de précontrainte (voir schéma ci-dessus). Le rôle de la précontrainte est simple : sous l’effet de la pesanteur et des charges qu’elle supporte, la mégapoutre, qui repose sur deux appuis à ses extrémités, fléchit. Cette déformation comprime la membrure supérieure de la poutre et tend la membrure inférieure. Les câbles de précontrainte compriment les éléments d’acier et soulagent de ce fait la membrure inférieure d’une partie des efforts de traction qu’elle subit.

Un tiers des efforts dans les câbles

« Au final, un tiers des efforts est repris par les câbles et deux tiers par la charpente métallique », commente Romain Picard, directeur des travaux pour Eiffel. Cette répartition donne aux poutres une ligne élégante : longues de 205 m, elles ne font « que » 16,35 m de hauteur. Aurait-on pu obtenir cet élancement sans passer par la précontrainte ? « Probablement, répond Romain Picard, mais au prix de dispositions dissuasives. »
Dans un premier cas de figure, à qualité de matériau constante, l’épaisseur des membrures inférieures - 75 cm - aurait dû être pratiquement doublée. Conséquence : « Les axes d’assemblage auraient été beaucoup plus gros, et les tôles plus fortes, avec un impact négatif sur les coûts et sur l’esthétique du projet. »
Dans une deuxième hypothèse, à épaisseur constante cette fois, c’est la résistance de l’acier entrant dans la composition des poutres qui aurait dû être supérieure. « Mais une partie de l’acier des mégapoutres est déjà un acier à haute limite d’élasticité, un S460 garanti à cœur, précise Romain Picard. La nuance supérieure, le S690, encore très peu utilisée dans le génie civil, aurait été beaucoup plus onéreuse. »
Les éléments des mégapoutres, fabriqués intégralement à l’usine d’Eiffel de Lauterbourg (Bas-Rhin) et transportés jusqu’au port de Lille par barges, ont été assemblés sur le site du chantier à la façon d’un Meccano géant. Une fois montées, les mégapoutres ont été basculées en position verticale l’hiver dernier. Elles attendent désormais le moment où, à la fin du printemps, associées aux deux poutres transversales de liaisonnement et surmontées des quatre éléments de la toiture mobile, elles seront hissées à 25 m de hauteur sur leurs quatre appuis définitifs, formant un colis colossal de 7 400 tonnes, soit le poids de la tour Eiffel !

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Fiche technique

Maître d’ouvrage : Elisa (Eiffage Lille Stadium Arena). Groupement de conception-construction : Eiffage TP (terrassement, génie civil, mandataire), Eiffel (charpente métallique), Forclum (courants forts, faibles), Forclim (CVCD). Architectes : Valode et Pistre Architectes, Pierre Ferret. Ingénierie : Greisch (mégapoutres), Iosis, Arcora.

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